三维打印系统和三维打印方法技术方案

本发明专利技术题为三维打印系统和三维打印方法。本发明专利技术公开了一种三维打印系统，该三维打印系统包括构建平台，该构建平台包括构建表面。该打印系统还包括壳体系统，该壳体系统具有完全围绕构建表面延伸的侧面部分、邻接该侧面部分的顶板部分、以及底部部分。该侧面部分、该顶板部分和该底部部分形成围绕该构建表面的封闭空间。该顶板部分是可移动的，以便调节该封闭空间的体积。3D打印机打印头邻近该壳体系统设置，以用于将打印材料沉积到该构建表面上。该打印系统还包括用于加热该封闭空间的加热系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
三维打印系统和三维打印方法


[0001]本公开涉及一种包括热容系统的三维打印系统。本专利技术还公开了一种使用热容系统在制造期间加热3D对象的三维打印方法。

技术介绍

[0002]用于由熔融铝构建3D对象的导电液体三维打印机在本领域中是已知的。此类系统的示例公开于美国专利号9,616,494中。该系统通过使用由电磁线圈施加的直流脉冲来工作，以响应于一系列脉冲而排出熔融铝滴。液滴所指向的台板平移以允许液滴连接并且积聚以产生三维对象。
[0003]然而，熔融铝滴有时不能平滑地或以足够的粘结强度结合。此外，3D 对象可具有不期望的孔隙度，以及在制造期间不均匀的构建表面、未焊接的液滴和形状不一致性。所有这些均导致最终对象劣化的物理特性，诸如疲劳强度和拉伸强度，以及较差的外观问题。
[0004]因此，用于提高由导电液体三维打印机制成的三维对象的质量的方法和系统将是本领域中的一大进步。

技术实现思路

[0005]本公开的另一个实施方案涉及导电液体三维打印系统。该系统包括构建平台，该构建平台包括构建表面。打印系统还包括壳体系统，该壳体系统具有完全围绕构建表面延伸的侧面部分、邻接该侧面部分的顶板部分、以及底部部分。侧面部分、顶板部分和底部部分形成围绕构建表面的封闭空间。顶板部分是可移动的，以便调节该封闭空间的体积。3D打印机打印头邻近壳体系统设置，以用于将打印材料沉积到构建表面上。打印系统还包括用于加热封闭空间的加热系统。
[0006]本公开的实施方案还涉及一种护罩系统。该护罩系统包括具有第一中心开口的第一平板，第一平板具有宽度尺寸。第二平板包括第二中心开口，并且设置在该第一平板上。该第二平板的宽度尺寸小于第一平板的宽度尺寸。第三平板包括第三中心开口，并且设置在该第二平板上。该第三平板的宽度尺寸小于第二平板的宽度尺寸。第一平板、第二平板和第三平板竖直地堆叠，使得第一中心开口、第二中心开口和第三中心开口对准以在护罩系统中形成孔口。该孔口被构造为接纳可移动对象。当第一平板保持静止时，该孔口可在XY平面内的任何方向上移动。
[0007]本公开的另一实施方案涉及一种三维打印的方法。该方法包括在壳体系统中包封构建平台的构建表面。该壳体系统具有完全围绕构建表面延伸的侧面部分、邻接该侧面部分的顶板部分以及底部部分。侧面部分、顶板部分和底部部分形成围绕构建表面的封闭空间。顶板部分是可移动的，以便调节该封闭空间的体积。该方法还包括加热该封闭空间中的构建表面。利用3D打印机打印头将打印材料沉积在构建表面上以形成3D对象。
[0008]应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的本教导内容的限制。
附图说明
[0009]并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本教导内容的实施方案，并与说明书一起用于解释本教导内容的原理。
[0010]图1示出了根据本公开的实施方案的三维打印系统的透视图。
[0011]图2示出了根据本公开的示例的三维打印系统的透视图。
[0012]图3示出了根据本公开的实施方案的三维打印系统的透视图。
[0013]图4示出了根据本公开的实施方案的在热护罩中采用的平板的顶视图。
[0014]图5A示出了根据本公开的实施方案的在第一位置具有孔口的热护罩的透视顶视图。
[0015]图5B示出了根据本公开的实施方案的图5A的热护罩的透视顶视图，该热护罩的孔口已经移动到与第一位置不同的第二位置。
[0016]图6示出了根据本公开的实施方案的三维打印系统的透视示意图，其中热容系统的一部分和打印头盖被剖开以示出打印头的细节。
[0017]图7示出了根据本公开的实施方案的图6所示的打印头的剖视图。
[0018]应注意的是，附图的一些细节已被简化并被绘制为有利于理解实施方案，而不是保持严格的结构准确性、细节和比例。
具体实施方式
[0019][0020]现在将详细地参考本教导内容的实施方案，附图中示出了这些实施方案的示例。在附图中，通篇使用类似的附图标号来命名相同的元件。在以下描述中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可实践本教导内容的具体示例性实施方案。因此，以下描述仅是示例性的。
[0021]出于各种原因，在3D制造期间控制对象的温度可能是较为重要的。 3D对象在制造期间的温度可影响3D对象特性，包括3D对象的强度、3D 对象的孔隙度以及3D对象外观的总体质量等。这对于由各种材料制成的3D 对象而言是真实存在的，包括聚合物对象、金属对象等。
[0022]作为示例，在通过导电液体三维打印机打印熔融金属的过程期间，从打印机喷射的熔融液滴和构建表面之间的温差导致最终3D对象的构建强度、孔隙度和表面光洁度的不一致。测试已表明，为了将熔融金属适当地熔合到基部构建材料，可将接收表面温度控制到所期望的沉积温度。所期望的沉积温度将根据正沉积的材料而变化。对于铝(例如，纯铝或铝合金)，该沉积温度为约400℃至约550℃或更高。导电液体三维打印机系统使用设定至例如约400℃的加热基板来加热初始层。然而，随着对象4从基板继续生长，来自基板的加热无法在上表面上保持所期望的温度以便确保熔融液滴与3D对象之间的良好粘结。
[0023]本公开涉及与一种3D打印机(诸如，例如，导电液体三维打印机)结合使用的动态热容系统。本公开的系统和方法的优点包括以下中的一个或多个：动态热容系统，该动态热容系统可基于构建时间、所使用的能量和/ 或最终3D对象的质量来提高构建性能；改善的3D打印对象特性，诸如更低的孔隙度、更高的屈服强度、更高的疲劳循环和/或表面质量；在3D打印期间保持3D对象的所期望温度以改善材料粘结的能力；独立于对象的形状、大小或
材料而控制打印对象的温度的能力；允许加热被打印的整个对象(例如，该对象的整个体积)，而不管打印期间对象的方向变化；避免针对构建平台移动而使用高温驱动系统的能力；允许闭合系统，该闭合系统可保持惰性气体环境并且限制惰性气体从系统中损失；以及改善诸如表面外观的构建特性和其它3D对象特性的能力。
[0024]图1示出了根据本公开的实施方案的三维打印系统2的示例。三维打印系统2包括构建平台10(在图6中更清楚地示出该构建平台的示例)，该构建平台包括可在上面构建三维对象4的构建表面12。图1中的构建平台 10被示出为由任选的热护罩50围绕，这将在下文更详细地讨论。三维打印系统2还包括壳体系统14，该壳体系统包括完全围绕构建表面12延伸的侧面部分16、邻接该侧面部分的顶板部分18、以及底部部分20。侧面部分 16、顶板部分18和底部部分20形成围绕构建表面12的封闭空间，该封闭空间允许壳体内的环境温度保持在所期望的沉积温度下或该温度附近。顶板部分18可为可移动的以便调节封闭空间的体积，从而在打印期间容纳3D 对象生长的同时潜在地减小待加热的空间的体积。三维打印系统2还包括用于加热封闭空间的加热系统30。3D打印机打印头40邻近壳体系统14设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维打印系统，所述系统包括：构建平台，所述构建平台包括构建表面；壳体系统，所述壳体系统具有完全围绕所述构建表面延伸的侧面部分、邻接所述侧面部分的顶板部分、以及底部部分，所述侧面部分、所述顶板部分和所述底部部分形成围绕所述构建表面的封闭空间，所述顶板部分能够移动以便调节所述封闭空间的体积；3D打印机打印头，所述3D打印机打印头邻近所述壳体系统设置以用于将打印材料沉积到所述构建表面上；和加热系统，所述加热系统用于加热所述封闭空间。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述打印头和所述顶板部分的位置均能够沿z轴调节。3.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括打印头安装板，所述打印头安装板定位在所述顶板部分的区域内，所述打印头附接至所述打印头安装板。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述底部部分包括从所述构建平台延伸并且邻接所述侧面部分的热护罩。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述构建平台的位置能够沿XY平面的x轴和y轴调节，所述热护罩包括孔口，所述孔口被构造为在所述XY平面内的任何方向上移动。6.根据权利要求4所述的系统，其中所述热护罩包括具有中心开口的两个或更多个单独的板，所述板竖直堆叠成叠堆，使得所述板的所述开口对准以在所述热护罩中形成孔口，所述构建平台延伸穿过所述孔口，所述叠堆中的每个板的的尺寸小于所述每个板所堆叠到的板的尺寸，以便允许所述孔口和所述构建平台在XY平面内的任何方向上一起移动。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述打印头被构造成将导电液体打印材料的液滴喷射到所述构建平台上。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述打印头包括电磁线圈，所述电磁线圈用于施加DC脉冲以喷射所述液滴。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热系统包括选自辐射加热系统、传导加热系统和对流加热系统的至少一个热源。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热系统包括辐射加热系统。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热系统包括对流加热系统。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述顶板部分包括设置在所述顶板部分邻接所述侧面部分的位置处的密封件。13.一种护罩系统，所述系统包括：第一平板，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：